[发明专利]实时烟气氨逃逸浓度监测装置及方法

说明书

本申请公开了一种实时烟气氨逃逸浓度监测装置及方法。该装置可以包括信号发生组件、第一光纤耦合器、烟气取样组件、气体吸收池、第二光纤耦合组件、数据处理设备：信号发生组件连接第一光纤耦合器，向第一光纤耦合器发出光信号；烟气取样组件将烟气传送至气体吸收池；第一光纤耦合器将光信号进行分光处理，分别发送至气体吸收池与第二光纤耦合组件；数据处理设备接收气体吸收池与第二光纤耦合组件传送出的光信号进行计算处理。本发明采用烟气取样组件，具有工作稳定性强、测量响应时间短的优点，通过不等臂结构的光纤延时自外差测量方案，能够显著提高低浓度测量精确度，并获得较低的检测下限。

技术领域

本发明涉及工业烟气脱硝技术优化控制领域，更具体地，涉及一种实时烟气氨逃逸浓度监测装置及方法。

背景技术

工业烟气脱硝过程中氨逃逸是固定污染源氨排放主要来源。近年来，随着氮氧化物排放控制标准日益提高，选择性催化还原(SCR)脱硝技术在火电机组中被广泛采用。将氨喷入烟气中，NH₃作为重要还原剂能够将氮氧化物NO_X还原为N₂，然而脱硝过程中氨逃逸会导致环境污染及设备损坏。在过去二十年间，中国已经成为世界上最大的氨排放国家。NH3的危害主要有以下几点：(1)NH₃直接排放到大气中，会造成环境污染，尤其会加速大气中雾霾颗粒物形成；(2)对火电机组而言，在SCR反应过程中，NH₃会与烟气中SO₃和H₂O反应生成具有高粘性和腐蚀性的硫酸氢氨NH₄HSO₄，影响脱硝系统的脱硝效率，引起空气预热器腐蚀和堵塞，对火电机组安全运行带来严重威胁。(3)逃逸氨还会腐蚀催化剂模块，造成催化剂失活和堵塞，大大减少催化剂使用寿命。为了能够在保证脱硝效率的基础上实现精细喷氨，减少氨排放带来的环境污染，保障火电机组安全经济运行，研制高分辨率、高灵敏度和低检测限的在线NH3气体在线监测设备十分迫切。

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术是近年发展起来的、先进的、非接触式的气体在线检测技术，其采用带宽极窄的激光扫描待测气体分子的吸收谱线，然后通过分析被气体分子吸收后的激光强度得到待测气体的温度和浓度。目前，基于TDLAS技术进行痕量气体检测的常用方法主要有直接吸收法和波长调制法。直接测量技术在痕量气体浓度测量时，光强的变化非常小，很容易淹没在噪声当中，导致测量结果误差很大。

因此，有必要开发一种实时烟气氨逃逸浓度监测装置及方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种实时烟气氨逃逸浓度监测装置及方法，其采用抽取式测量装置，解决了由于烟气管道形变、抖动造成的监测仪表的发射单元与接收单元的光路偏离中心位置而影响仪表正常工作的问题，具有工作稳定性强、测量响应时间短的优点，通过不等臂结构的光纤延时自外差测量方案，在实现基于波长调制技术对气体浓度测量的同时，能够显著提高低浓度测量精确度，并获得较低的检测下限。

根据本发明的一方面，提出了一种实时烟气氨逃逸浓度监测装置，其特征在于，包括信号发生组件、第一光纤耦合器、烟气取样组件、气体吸收池、第二光纤耦合组件、数据处理设备：

所述信号发生组件连接所述第一光纤耦合器，向所述第一光纤耦合器发出光信号；

烟气取样组件将烟气传送至所述气体吸收池；

所述第一光纤耦合器将所述光信号进行分光处理，分别发送至所述气体吸收池与所述第二光纤耦合组件；

所述数据处理设备接收所述气体吸收池与所述第二光纤耦合组件传送出的光信号进行计算处理。

优选地，信号发生组件包括信号发生器、激光控制器、量子级联激光器：